备课讲义3-化学热力学原理与化学平衡(上).pdf

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备课讲义3-化学热力学原理与化学平衡(上)

3. 化学热力学原理与化学平衡(上) 1 什么是热? 1.1 原始人对冷和热的判断 太阳下的石头和山泉溪水 (感知温度) 绿叶裹手取物和树皮鞋底 (热绝缘物) 烤肉、制陶、裂石 (不可逆变化) 1.2 从功取热 钻木取火 1.3 热和功的定义 热是一热一冷的两个物体相互接触时,两者之间的交互作用 (“热度”是引起热交互作 用的动因和结果;有时候热度不变,产生相变)。 功是除了热以外的任何一个交互作用 (排他律定义);功是一个系统与外界之间的这种 交互作用:它有 者“可以”有的唯一结果是,在该系统 外界中,得以举起一个重量。 1 热与功的定义,与系统边界划分有关。 各种体系与环境的划分。 1.4 从热生功 原始人不知道的:让一个热的物体变冷,可以用来做功。 亚历山大时代的希罗汽轮 1453 年,攻破君士坦丁堡的大炮:长5 米、重19 吨,可以发射直径64 cm、重272 kg 的石弹到1.6 km 外。 热机:把热转化为功的机械。 2 多热才算热?-测温术 2.1 温度计 感觉来区分 “热度”的缺陷:只能感知 “温差”。 伽利略的温度仪:可以显示温度和温度的改变(气压影响)。 佛罗伦萨温度计 (酒精):1701 年,牛顿提议刻度标准;德国Gabriel David Fahrenheit 用水银并定义“华氏温标”,以冰盐化合物为0°,体温为96° (现为98.6°)。 1954 年, 典天文学家摄尔修斯定义“摄氏温标”。 2.2 什么是温度? 热力学第零定律:1931 年,富勒提出热平衡定律。 液体温度计依赖于工作物质 (以水为工作物质的温度计指示4 °时,会读出负值,因为 此时水的密度最大,体积最小)。 温度计必须校准,不以工作物质为转移。 2 2.3 气体测温术 查理和盖吕萨克定律:在此定律下,温度是个变量,它的变化与待测对象的其他性质相 关;可以改为定容条件下,气体的压力和温度成正比: T P 可以用压力的比率来定义温度的比率: s s ;此时s 和i 分别是沸点和冰点。 T P i i P s 的比值与气体几乎无关,且在起始设定的气体的量越来越小时,此值趋于一致,即 P i T P s lim s 1.36609 ,可以定义为一个温标。加上T T 100 ,可以解出 Ts = s i T p i 0 P i i P P 373.16,T = 273.16 。对于任意温度,有T T lim 273.16 lim i i p i 0 P p i 0 P

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